后张预应力箱梁施工过程中应控制的要点

后张预应力箱梁施工过程中应控制的要点

摘要：针对目前后张预应力箱梁施工中出现比较多的质量隐患，分别从管道的敷设、预应力筋张拉两方面进行分析。

关键词：敷设张拉探讨

预应力砼箱梁具有比普通钢筋砼桥梁优良的使用性能，提高了耐疲劳强度，充分利用了高强度钢材，但是对施工则提出了更高的要求：需要严格的施工作业程序，需要有较高技能的技术工人、特殊精密的施工测量设备以及高质量的材料。随着预应力混凝土桥梁在我国公路建设中被广泛采用，虽然随着社会科学技术水平的提高，施工技术水平也越来越高，但还是有一些问题经常出现，现就施工中经常发生的问题做一探讨。

一、 管道敷设

后张预应力施工时，人们的注意力容易集中在预应力的施加阶段，如张拉顺序、张拉力大小与伸长量的比例关系等，但应该清醒地认识到管理成型阶段的重要性。预应力管道施工的成功在于预应力管道的位置和大小的准确，管道成型阶段的重要性在于不仅它决定了最终预应力的位置，而且对于最终预应力的大小有重要的影响，例如管道漏浆可能导致预应力损失增大而局部预应力不足。

预应力管道施工常遇到的通病有：定位不准、管道位置不牢、管道漏浆、预埋锚垫板。

1、定位不准确

波纹管位置的正确性十分重要，其本质上是预加力偏心矩的正确性问题，施工中每个环节均需要反复核查，不能稍有懈怠。

如放样坐标的检查、浇筑砼的形状正确性直接影响到截面重心的位置，曾有芯模上浮后造成严重教训的实例，操作手的踩踏不能容许，任意改变钢束坐标是严禁的制度等。

一般用管道某点至模板的相对位置定位，从模板底向上测量确定高程，以模板端头的位置确定水平纵模坐标。施工过程中严格控制管道坐标的方法是将每根管道定位数据复核后列表，经批准后用于施工操作和施工检查。有时候预应力管道和钢筋位置的冲突，可能导致预应力管道“让位”于普通钢筋。这是错误的。正确操作方法是让钢筋给管道“让位”，保证管道坐标曲线位置的正确，符合表－1规定偏差。预应力结构中，预应力筋的位置比普通筋的远为重要。

2、管道位置不牢

尽管施工时要采取措施尽量避免砼灌入和振捣时的冲击，但管道的牢固必须能够抵抗这种冲击。否则预应力管道会发生移位，有时甚至很严重。单放波纹管而不穿入钢束时，应考虑抵抗浮力。避免方法：选择优质预应力管道，适当缩短固定环的间距，严格遵守规范规定（直线段间距1.0米，曲线段间距0.5米。）

表－1

3、管道漏浆

在浇筑混凝土时，施工中对管道的碰撞和挤压是不可避免的。碰撞造成管道破损，导致漏浆。管道接头处理不当亦是漏浆的原因。由于钢筋结构复杂，直径小于1cm的漏洞不易被检查出来，尤其是管道的阴面。漏浆会导致穿束困难或预应力损失增加，严重的情况是使用联接器的长束在漏浆处被锚固，使局部预应力为零，而问题直到张拉时才被发现。防止漏浆的唯一办法是在浇筑之前由专门人员仔细检查。对于两端张拉的预应力筋，补救办法是在正式张拉前单向拉动预应力筋，如有漏浆即可发现。

4、预埋锚垫板

预埋钢垫板通常是被固定在端模板上的，但其轴线往往与钢绞线端部的轴线不一致，这种问题在工地上常常遇到。加工端模时，据设计准确计算出锚垫板上下端水平误差，逐个检查，保证锚垫板与钢绞线轴线垂直。

二、 张拉

施工中人们已经普遍注意千斤顶和压力表配套的标定工作，但其他一些细节常被忽视。

1、千斤顶轴线与预应力筋轴线不一致

千斤顶轴线与预应力筋轴线不一致时出现的情形—锚板背面与千斤顶支脚端面形成夹角，千斤顶给油时处于下缘的钢丝束先受力，而上缘的钢丝束直到缝隙闭合才会受力，使得同一束内各根钢绞线的张拉力不均匀。当分级张拉时，如此重复几次，就会导致很大的误差积累。另外千斤顶开始给油前，工具锚上的夹片未被顶紧或被顶紧的程度不一，也会产生类似的结果。

2、弹性模量的影响

钢绞线的理论伸长值应按照规范规定的计算公式来计算。对于钢绞线，应使用其实际的弹性模量值。国外和我国的预应力钢绞线产品标准对弹性模量的要求为195±10GPa。规范要求“实际值与理论伸长值得差值应控制在6%以内”，可见，若取钢绞线的理论弹性模量值（195GPa）,仅钢绞线实际弹性模量变化的影响已接近施工规范的要求值，再加上其他施工误差的影响，伸长值控制必定超出规范要求值。另外，气温队伸长值影响也较大，金水东路互通式立交桥箱梁张拉过程中发现夏季施工太阳直射面伸长是远远超过6%而背面符合要求，所以，我们规定张拉时间为上午5-10点之间。Ey的的理论值为Ey=(1.9～1.95)×105Mpa，而在试验报告中常会出现Ey’=(2.04～2.06)×105Mpa的结果，如按Ey’=2.04×105Mpa计算张拉伸长量，则理论值与实际值的误差将达： ，这里已超过施工规范6%的误差范围了。其原因在于Ey= ，由于试验值中并未用真实的钢绞线面积Ay’代进上式计算，而是采用了理论值Ay（偏小值）代进上式计算Ey，从而得到了偏大的Ey’值。因而，在工程应用中的伸长值控制，必须按实测值Ey’控制，而不应是理论值Ey的计算伸长量。

3、张拉顺序

1预应力筋的张拉：当预应力梁板的砼达到75％设计强度后，用专门标定的张拉设备进行张拉。对较短预应力筋采用一端张拉；对通长的较长预应力筋进行两端张拉，先在一端张拉锚固,再在另一端补张拉后锚固。张拉前，应加固脚手架，以便张拉人员安全、顺利操作。

注意事项：

（1）张拉设备：采用YDC240型千斤顶及高压油泵。张拉设备在使用前应先进行标定，并根据标定报告用内插法计算出张拉力所对应的油表读数，张拉时用该读数进行控制。

（2）张拉控制应力σcon按设计要求。

（3）张拉程序：0—10%σcon—103%σcon—锚固。

（4）张拉次序：按结构顺序依次张拉，即从结构一边向另一边按顺序张拉。

（5）预应力筋伸长值：张拉过程实行双控管理，即以应力控制为主，并同时实施伸长值测量控制。先由设计院提供预应力筋的理论伸长值，在张拉前会先提交“张拉要点”。张拉的实际伸长值应不大于理论伸长值的6%。若发现实际伸长值超出此范围，应停止张拉，查明原因方可继续张拉。张拉时须做好现场记录。 设计通常会给出张拉顺序或张拉先后原则，具体每次张拉哪一束仍需做出明确的安排，而且应获得批准，这是避免张拉过程中出现局部应力过大的有效措施。

4、理论伸长值与实测伸长值差值较大的原因有：

（1）锚固端松弛，伸长值增大；

（2预应力筋在混凝土浇筑之前放入管道，如果管道漏浆会造成预应力损失偏大，造成实测伸长量偏小；

（3）管道固定不牢固，管道变形，位置不准，预应力损失过大或者过小；

（4）计算理论伸长量时，未按实际的预应力筋弹性模量计算而造成的误差；

（5）预应力筋截面面积的偏差可能导致理论伸长计算误差；

（6）千斤顶和压力表配套使用时间较长或发生意外造成测定拉力不准，此时应及时标定。

表－2列出了后张法施工时应检查的项目，供施工时参考。

表－2

序号 内容 检查项目

1 材料制造 1) 锚头的清洁、防锈保护是否恰当

2) 夹片、螺母的防锈保护是否恰当

3) 管道是否用合格的钢材制成，是否具有足够的刚度

4) 预应力钢材储存、保护是否防锈、防污染

2 预应力管道及预力筋安装 1) 管道中心的高点和低点是否在正确的高度上

2) 管道的外形是否平滑，参考点之间的形状（抛物线、圆曲线、直线）是否正确

3) 管道是否有变形，是否妨碍预应力筋变位

4) 承压板是否固定在模板上，位置及斜度是否准确，螺纹是否符合要求

5) 如果浇筑砼须注意某些事项，是否已落实

3 预应力张拉 1)锚头、夹片和螺母有无锈蚀，是否合适、清楚

2)伸长值测量的初终读数的标志是否合适、清楚

3)张拉设备的保养是否良好，标志是否有效

4)使用设备是否符合操作规程

5)张拉后夹片、垫片、螺母的固定是否正确

6)封锚是否适当

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。